Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

Солнечные батареи для частного дома являются практичным и экономичным решением проблемы электроснабжения. При создании домашней электростанции необходимо выбрать правильную технологию и мощность модулей, оборудование системы. Подробнее обо всем читайте в этой статье.

Солнечные коллекторы — краткая история

Идея преобразования свободных солнечных лучей в энергию, которая будет работать на благо человека, давно движет людьми. Так получилось, что первым решением исторически стали солнечные электростанции или солнечные батареи, которые принципиально отличаются от солнечных коллекторов (принцип работы коллекторов будет кратко описан ниже). Фактически, солнечные батареи стали второй и достаточно успешной попыткой человечества преобразовать солнечную энергию в другой вид энергии, который может быть использован для питания различных типов жилых, нежилых и коммерческих объектов.

Хотя понятие — солнечная энергия появилось не так давно, ее развитию предшествовал ряд открытий и исследований. Однако настоящий прорыв в использовании световой энергии произошел в середине 19 века, когда французский ученый Александр Эдмон Беккерель открыл феномен фотоэлектрического эффекта. В 1873 году английский электротехник Уиллоби Смит открыл эффект фотопроводимости в селене, а через несколько лет американец Чарльз Фриттс спроектировал первый фотоэлемент, состоящий из тонкого слоя селена, размещенного между пластинами золота и меди, который имел эффективность всего 1%.

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы
Elliot Berman tests solar arrays on the roof of Solar Power Corp.’s offices.

В 1987 году Генрих Герц открыл внешний фотоэлектрический эффект, а в 1889 году русский Александр Столетов, в экспериментальной установке которого протекал электрический ток, порожденный световыми лучами, описал законы фотоэлектрического эффекта.  Позже Альберт Эйнштейн «приложил к этому руку». В начале 20 века он объяснял фотоэлектрический эффект на основе квантовой теории, за что впоследствии даже получил Нобелевскую премию. А первые прототипы солнечных батарей создал итальянский фотохимик Джакомо Луиджи Чамичан. Дальнейшие исследования в полупроводниках привели к синтезу кремниевых фотоэлектрических ячеек с эффективностью 4%. Это новшество было введено в 1954 году в лаборатории компании «Белл Телефон». Позже их эффективность была увеличена до 15%, а солнечные батареи впервые были использованы в сельской местности и отдаленных городах в качестве источника энергии для телефонной системы, где они успешно эксплуатировались в течение многих лет. Через несколько лет в космос были запущены спутники на солнечных батареях. Позднее были разработаны и созданы фотогальванические элементы на основе других полупроводников.

Где чаще всего используются солнечные батареи

Спектр применения солнечных батарей огромен. Они уже успешно используются для электроснабжения частных и жилых домов, ферм, в том числе для освещения и обогрева теплиц, зданий, освещения прилегающих земель, электропитания оборудования.

Чаще всего автономное электроснабжение рассматривается в следующих случаях:

— Если территория не электрифицирована, солнечные батареи для частного дома будут намного дешевле, чем использование генераторов жидкого топлива.

— В сельской местности нередки перебои с электричеством, и люди буквально остаются без света. Включив автономное питание, вы сможете долгое время жить в комфорте, тем более, что в комплекте с солнечными панелями всегда идет аккумулятор.

— В жилых зданиях солнечные модули также используются в качестве резервных модулей, а также существуют проекты по использованию солнечной энергии для подогрева бытовой воды.

Срок службы солнечных батарей

Как правило, в документации на оборудование указан срок службы от 20 до 25 или даже 30 лет. Тем не менее, многие устройства работают даже после истечения времени, указанного производителями. Например, первая в мире солнечная батарея работает уже более 60 лет, и за эти годы технология ее производства была значительно усовершенствована.

Можно однозначно выделить только один недостаток — при непрерывной работе эффективность панелей снижается, но незначительно: за 10 лет не более чем на 10%.

Если вы будете следовать простым рекомендациям, вы сможете продлить срок службы ваших солнечных батарей:

— Не допускайте физических повреждений, таких как падение деревьев, порывы ветра и царапины на чувствительных элементах. Последнее определяет производительность устройства.

— Регулярное техническое обслуживание: техническое обслуживание и очистка.

— При необходимости установите ветрозащитные конструкции.

Панели солнечных батарей для частных домов (готовые комплекты) в системе состоят из следующих компонентов: аккумуляторов и силовой электроники. Срок службы первых устройств составляет от 2 до 15 лет, вторых — от 5 до 20 лет, в зависимости от характеристик, интенсивности эксплуатации и тщательного технического обслуживания.

Старение панели

Другая важная вещь, которую следует помнить, это фактор старения. С каждым годом производительность агрегатов несколько снижается. Монокремний стареет в течение 25 лет примерно на 17 — 20%, в то время как для монокристаллических клеток это значение может достигать 30%.

Виды солнечных батарей

Солнечные батареи работают долгое время и могут вырабатывать постоянный ток даже в пасмурную погоду. В то же время можно предотвратить скачки напряжения. В результате устройства, подключенные к такому источнику питания, служат дольше, так как условия эксплуатации более мягкие (нет риска скачков и падений напряжения, отключений электроэнергии, перебоев в подаче электроэнергии).

Модуль представляет собой панель, состоящую из нескольких преобразователей, соединенных между собой. Для изменения характеристик солнечной панели добавляются такие конструкции. Однако эффективность таких устройств зависит не только от количества модулей, но и от того, насколько правильно был выполнен монтаж (необходимо учитывать углы наклона панелей, интенсивность солнечного света в зоне). Модули представлены по типам:

Монокристаллический

Изготовлен из чистого материала — монокристаллического кремния. Отличается высокими показателями эффективности. Эффективность солнечных батарей составляет около 22%, а панелей на их основе — не более 18%. Такие модули рекомендуется использовать в местах, где уровень освещенности чаще низок.

Так как каждый фотоэлемент состоит из одного кристалла кремния, панели являются наиболее эффективными из-за одностороннего направления этих кристаллов, но они также стоят немного дороже. Они легко узнаваемы по внешнему виду, панели имеют насыщенный синий цвет и закругленные края.

Цена 250-ваттной панели составляет 170-200 долларов.

Однако такие панели вырабатывают электроэнергию неравномерно в солнечную и пасмурную погоду, теряют энергию во время работы. Срок службы монокристаллических панелей составляет около 25 лет.

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

Поликристаллический

С точки зрения стоимости, они предпочтительнее, потому что они сделаны из поликристаллических пластин. Еще одна причина низкой цены — недостаточная эффективность. Рекомендуется использовать такие модули, если в разных местах в разное время наблюдается относительно один и тот же уровень освещенности, нет резких колебаний. Здесь мелкие кристаллы кремния соединяются в фотоэлементы, что не позволяет получить монохроматическую поверхность. Это отрицательно сказывается на эффективности панели, ее эффективность примерно на 18% ниже, чем у монокристалла. Однако производство таких батарей менее сложное, а это значит, что они дешевле.

Цена панели 250 Вт составляет $150.

Эти модули характеризуются стабильной эффективностью выработки энергии, независимо от интенсивности солнечного излучения. С течением времени эффективность не снижается, но недостатком поликристаллических клеток является их относительно короткий срок службы — около 10 лет.

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

Аморфный

Другое название — тонкопленочные солнечные элементы. Они характеризуются универсальной эксплуатацией (используются на разных объектах, для разных целей). Они могут быть установлены там, где жаркое солнце внезапно сменяется облачной погодой. Теоретически, аморфные панели в будущем будут использоваться не только на крышах, но и на сумках и других бытовых изделиях. Недостатком таких панелей является более низкая эффективность по сравнению с поли-, монокристаллическими панелями.

Они представляют собой слой полупроводника (гидрида), напыленный на гибкую подложку. Благодаря своей гибкости они могут быть установлены на изогнутых поверхностях. Низкая эффективность, в среднем 10,4%. Однако такие панели обладают более высоким поглощением, что делает их более эффективными в пасмурную погоду.

Цена панели 150 Вт — $250.

Максимальная мощность панелей, заявленная производителем, со временем значительно снижается и может упасть на 20 — 40%. Срок службы довольно мал.

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

Сравнительная таблица уровней производительности

КПД                                        Процент эффективности

Монокристаллический                    17-22%

Поликристаллический                    12-18%

Аморфный                                        5-6%

Гетероструктурный

Считается наиболее эффективным, с КПД до 25%. Панели вырабатывают электроэнергию в солнечную и пасмурную погоду. В России такая продукция представлена брендом Hevel. Производственная компания разрабатывает и внедряет собственную технологию производства гетероструктурных панелей.

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

Остальные

Модули, предлагаемые производителями, могут быть изготовлены и по другим технологиям:

— микроморфный, высокоэффективный рассеянный и инфракрасный свет;

— гибрид, использует несколько полупроводниковых материалов и обеспечивает высокую эффективность преобразования (до 44%);

— полимерный, гибкий, с полимерной подложкой, абсолютный лидер по стоимости.

Обязательно внимательно ознакомьтесь с такими предложениями, некоторые из которых могут быть гораздо более экономичными, чем лидирующие на рынке панели, изготовленные по стандартной технологии.

Как правило, монокристаллические панели можно рекомендовать для установки только в южных регионах. В других регионах лучше выбрать поликристаллическую или другую технологию.

Необходимо обращать внимание не только на технологию панелей, но и на их качество. В обозначениях это указывается как класс от A (высший) до D. Кроме того, рекомендуется проверить репутацию производителя, особенно если он производит не собственную, а OEM-продукцию. Это можно сделать на сайтах лабораторий качества — калифорнийских или европейских TUV.

Соотношение производительности разных типов панелей различных производителей

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

Эффективность работы солнечной электростанции по месяцам

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

Как работают солнечные батареи

Солнечный свет, падающий на элементы солнечной панели, преобразуется в постоянный ток. Инвертор преобразует постоянный ток в переменный (в обычном 220В), и он, попадая в контроллер, отправляется потребителям (бытовая техника, осветительные приборы). Аккумулятор выступает в качестве буфера между солнечными батареями и инвертором. Мощность инвертора может варьироваться: 250-8000 Вт. Основные параметры, на которые следует обратить внимание: напряжение, мощность. Причем необходимо не только изучать особенности, но и соотносить эти параметры друг с другом. Обратите внимание на наиболее подходящие варианты, основанные на напряжении (V) и мощности (W):

— 12 В, 600 ВТ;

— 24 В, 600-1500 В;

— 48 В, 1500 Вт или больше.

Существующие виды преобразователей:

Самостоятельный. Они функционируют без подключения к основной электросети. При выборе автономных инверторов учитывается мощность всех подключенных устройств. Кроме того, некоторые устройства вызывают повышенную нагрузку из-за значительных пусковых токов при включении.

Синхронный. Модуль подключен к основной электросети. Он также оснащен аккумулятором и имеет тенденцию накапливать энергию. Избыток «сбрасывается» обратно в сеть. В случае перебоя (отмечается дефицит электроэнергии), модуль снова отбирает необходимое количество из основного источника.

Существуют также многофункциональные устройства. Они сочетают в себе возможности первого и второго вариантов. Кроме того, преобразователи различаются по форме сигнала напряжения:

Синусоидальный. Модули с такими элементами стоят дороже, но обеспечивают более высокое качество тока, можно подключать устройства с большими габаритами.

Прямоугольный: Недорогие инверторы, в основном используемые для питания осветительного оборудования, многие виды оборудования несовместимы с источниками напряжения такой формы.

Псевдосинусоидальный. Представители низкой ценовой категории, так как качество сигнала ниже, чем в первом случае, они подключаются к любым устройствам.

Мощность и количество панелей

Определите, сколько солнечных батарей вам нужно, исходя из вашего среднего и максимального потребления энергии. Среднее легко найти в счете за электричество — Ваш ежемесячный расход делится на количество дней в месяце. Максимальная мощность определяется путем суммирования мощности всех бытовых приборов в Вашем доме.

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

Рабочее время солнечных коллекторов. Как правило, предполагается, что оно равно 6 часам, поэтому генерирующие мощности должны быть умножены.

Потери при преобразовании во время зарядки аккумулятора и генерация переменного напряжения в инверторе. Требуется запас мощности не менее 30%.

Пиковые токи. Например, в среднем 500-ваттная стиральная машина может потреблять до 2 кВт при работающем отопительном приборе. При работе насосов или других двигателей пусковые токи могут превышать номиналы в 5-6 раз. Конечно, львиную долю примут на себя аккумуляторы, но 20-30% резерва тока в модулях не будет лишним.

География и погодные условия местности — фактор солнечного света. Найдите это для зимнего и летнего времени в справочниках.

После расчета требуемой генерирующей мощности рассчитывается мощность, передаваемая от одной батареи:

P = Kc * Wn * Ki

Где:

Кс — стандартный сезонный коэффициент, 0,5 для лета и 0,7 для зимы.

Wn — панельное питание, заявленное производителем.

Ki — коэффициент инсоляции, предполагаемый также для лета и зимы.

Рассчитанную необходимую мощность генерации делят на летнее и зимнее значения. Наибольшее из двух чисел будет минимальным количеством панелей, которое необходимо для электроснабжения дома

Как выглядит схема электропитания с использованием солнечных батарей

Сама солнечная панель представляет собой конструкцию, состоящую из ряда модулей (полупроводниковых фотогальванических элементов), вырабатывающих энергию. В зависимости от количества «выходной» энергии, необходимой для увеличения мощности, солнечные батареи соединяются вместе и образуют солнечные электростанции. Сюда входит весь комплект оборудования, необходимого для преобразования солнечной энергии в электричество.

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

Для подключения солнечных батарей необходимы следующие принадлежности.

Солнечные батареи сами по себе. Вы выбираете их тип, количество и размер в зависимости от ваших задач, потребностей и бюджета.

Аккумуляторные батареи (АКБ). Химический источник тока. Именно здесь будет накапливаться генерируемая солнечными панелями энергия. Поэтому при выборе аккумулятора нужно ориентироваться на его емкость – чем больше емкость, тем больше запас энергии для нужд потребления. Автомобильные аккумуляторы использовать в таких схемах не рекомендуется, т.к. они неспособны выдержать частые перезарядки. Лучше приобретать AGM (срок службы 4–5 лет) или гелиевые аккумуляторы (срок службы 9–11 лет).

Контроллер заряда является важным устройством, которое выполняет несколько функций одновременно и помогает продлить срок службы аккумулятора. Во-первых, он автоматически контролирует зарядку аккумулятора: он регулирует подачу энергии от солнечных батарей, что защищает аккумулятор от полной разрядки, и отключает его от системы, когда он полностью заряжен. Во-вторых, контроллер защищает сами солнечные батареи, выключая их, когда они полностью заряжены, и включая их снова, когда они начинают разряжаться. Контроллер также предотвращает протекание обратных токов в пасмурную погоду и ночью. Кроме того, он помогает выбрать оптимальный режим зарядки для максимального накопления энергии и продления срока службы батареи. Современные контроллеры имеют специальную панель с дисплеем, на котором отображается напряжение батареи. А «продвинутые» контроллеры поддерживают эффективную зарядку при помощи специальных алгоритмов и программ.

Инвертер. С помощью этого устройства прямое напряжение от аккумулятора преобразуется в переменное напряжение 220 В, которое используется конечным пользователем. Инверторы могут иметь различные технические характеристики — мощность, качество получаемого напряжения. Поэтому при подключении солнечных батарей в домашних условиях необходимо обращать внимание и выбирать соответствующий инвертор — в зависимости от электроприборов, которые будут эксплуатировать солнечную установку. Инверторы могут также служить дополнительной защитой электросети.

Крепежи и кабели для связи и подключения компонентов солнечной системы. Также может потребоваться использование предохранителей (реле), которые размещаются между всеми компонентами системы и защищают систему от короткого замыкания.

Это самая простая схема сборки и установки солнечных батарей для дома, с минимальным количеством компонентов. В связи с тем, что в ней практически нет движущихся частей (за исключением возможной замены аккумулятора), такая система может прослужить десятилетия.

Солнечные батареи по этой схеме могут быть подключены в квартире или доме даже самостоятельно, и они будут обслуживать бытовую технику (холодильник, телевизор, систему освещения, погружной насос). Однако, если вам необходимо обеспечить работу таких энергоемких приборов, как электрокотел, вам потребуется более мощное и дорогое оборудование и, скорее всего, консультация специалиста.

Инвертер, что тебе нужно знать о нем

Без этого компонента система солнечных батарей просто не может функционировать. Он действует как преобразователь постоянного тока из панелей в переменный ток 220 вольт. Их мощность может варьироваться от 100 до 8000 Вт. Но все не так просто, существует 3 типа инверторов:

— автономный;

— сетевой;

— многофункциональный.

Автономный инвертор (обозначение  off grid). Данное устройство устанавливается внутри системы, выполняет все функции, но технически не может подключиться к внешней электросети. Он не может перенаправить электрическую энергию в аккумуляторы.

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

Сетевой (или синхронный с обозначением on grid) может функционировать с подключением к внешней энергосети. Он может регулировать потоки энергии в зависимости от необходимой мощности. При недостатке электричества от батарей будет брать необходимое из сети. При переизбытке отправляет излишки в аккумуляторные батареи. Излишки электричества также могут быть перенаправлены во внешнюю сеть (если не подключены АКП или они полностью заряжены).

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

Многофункциональный (гибридный) инвертор. Универсальный вариант, который работает как оба предыдущих типа устройств. Он также имеет множество дополнительных настроек, поэтому является более дорогим. Лучший вариант для домашних электростанций.

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

Какой аккумулятор выбрать для солнечных батарей

АКТ накапливают избыток электроэнергии в периоды максимальной солнечной активности и выдают ее при необходимости. Так как это оборудование довольно дорогое, важно правильно его выбрать, чтобы получить максимальную выгоду. Давайте посмотрим на наиболее распространенные типы.

При выборе аккумулятора самое главное знать, сколько циклов зарядки-разрядки он выдержит. Предположим, что батарея заряжается днем и разряжается ночью, даже если не полностью, но даже на 90%, то есть уже 1 цикл.

Литиево-железо-фосфатные (lifepo4) аккумуляторные батареи являются лучшим решением для всех видов автономных электростанций. Это относительно новый тип аккумуляторов, практическое применение которых в настоящее время не превышает 10-12 лет.

Преимущества                                                                   Недостатки

Высокая эффективность, в диапазоне 95-98%               Высокая цена

Средний срок службы 15 лет                                            Большие размеры

Количество циклов зарядки 3000-10000

Он не боится колебаний напряжения

Не требуется техническое обслуживание

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

Свинцово-кислотные аккумуляторы. Они хорошо известны всем нам, потому что их можно найти почти в каждой машине. Чаще всего они используются на солнечных электростанциях.

Преимущества                                                                   Недостатки

Эффективность в пределах 80%.       Восприимчивость

к низким температурам

Средний срок службы 10 лет                                Большой размер

Количество циклов заряда 2000

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

AGM-аккумуляторы. Это самые слабые батареи во всех отношениях. КПД менее 80%, не более 500 циклов заряда, рабочая температура +15-25 градусов. Это делает их неконкурентоспособными как по качеству, так и по цене по сравнению с другими типами.

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

Подробнее о контроллере

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

Это устройство контролирует зарядку аккумуляторов. Он ограничивает поток тока от панелей к AFC, когда достигается максимально возможный уровень их технического заряда. Это его основная функция, но некоторые типы этого устройства могут контролировать и следующие показатели:

— значение входного напряжения;

— значение общей мощности солнечных батарей;

— температуру электролита в батарее. Можно ли использовать контроллер в системе? Это возможно, но в этом случае необходимо следить за

уровнем заряда батарей и вручную отключать питание AFC. Если этого не сделать, то батареи очень быстро выйдут из строя, электролит закипит и банки высохнут.

Выбор места и способа установки

Оптимальная выработка электроэнергии обеспечивается, если на поверхность панели попадает достаточное количество солнечного света, поэтому близлежащие здания и деревья не должны затенять ее. То же самое относится и к их расположению относительно друг друга — верхние или боковые панели не должны заслонять соседние панели. Оптимальное производство электроэнергии достигается тогда, когда лучи перпендикулярны фотоэлектрическому преобразователю, что также необходимо учитывать при выборе места установки.

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

Наиболее распространенные места для установки солнечных батарей:

Крыши зданий — в зависимости от угла наклона, солнечные коллекторы можно размещать непосредственно на крыше или на специальной конструкции. Однако не каждый угол наклона подходит для получения электричества, оптимальный угол находится между 0° и 40°.

Свободно стоящие опоры — подходит для дома с садовым участком, где есть место для дополнительной конструкции.

Стены — несмотря на горизонтальное положение, панель крепится к наклонной раме.

Лоджия или балкон — обе стены и крыша подходят для покрытия фотоэлементами.

Кроме открытого пространства, не забывайте, что выбранная конструкция должна выдерживать вес солнечной панели. Это особенно актуально для строящихся или реконструируемых зданий, чтобы крыша не провалилась под весом домашней электростанции, солнечного коллектора и прочего кровельного оборудования. По отношению к сторонам света ее устанавливают с юга. Расположенные на земле, обязательно приподымаются над поверхностью грунта не менее чем на полметра.

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

При установке солнечных батарей важно обратить внимание на правильный угол наклона относительно горизонта и ориентацию солнечной конструкции — светопоглощающая поверхность (или фасад) панелей должна смотреть на юг. Максимальная отдача, которую дает солнечная батарея, когда свет падает под углом 90º. Поэтому, в зависимости от вашего региона и климатических условий, вам следует рассмотреть возможность размещения солнечных батарей таким образом, чтобы угол освещения был оптимальным для максимального количества времени в течение дня. Для более эффективной работы солнечной батареи может потребоваться периодическое изменение угла в зависимости от времени года или погоды. Если вы размещаете солнечную батарею на крыше своего дома, предпочтительно, чтобы угол был около 45º. Для меньших углов солнечные батареи устанавливаются на дополнительные специальные конструкции, которые обеспечивают желаемый угол наклона, жесткость и устойчивость системы.

При правильной установке производительность солнечных батарей будет одинаковой как зимой, так и летом, но только тогда, когда погода яркая и солнечная (иногда даже более эффективнее зимой из-за отсутствия перегрева). Солнечные батареи сконструированы таким образом, что могут успешно работать в различных климатических условиях и выдерживать температуру от +80ºC до -35ºC.

Обратите внимание, что накопление пыли, снега, листьев, продуктов животного происхождения и насекомых на солнечном модуле значительно снижает его производительность. Поэтому на месте установки должно быть обеспечено техническое обслуживание и периодическая проверка.

Разрешение на установку

В настоящее время не требуется разрешение на установку солнечных батарей, если они установлены на вашем собственном участке и не мешают соседям. В многоэтажных зданиях, при установке на балконе, необходимо попросить архитектора подтвердить, что конструкция не повлияет на внешний вид здания.

Если ваша система выдает излишки в сеть, вызовите электрика из коммунальной компании, чтобы произвести подключение. Невыполнение этого требования может привести к штрафу.

Установка солнечных батарей не представляет сложности, но необходимо понимать особенности системы и выбирать лучшее место на своем участке. Лучше всего купить готовый комплект, где все детали подходят друг к другу и вам не нужно ничего рассчитывать. Также обратите внимание, что аккумуляторные батареи всегда приобретаются отдельно и не входят в комплект.

Стадии установки солнечных панелей

После того, как вы подготовили все необходимое для вашей домашней электростанции, выбрали месторасположение и определили компоновку панелей, перейдите непосредственно к установке.

Чтобы сделать это:

Соберите каркас — подойдет любой прочный материал (сталь, алюминий или дерево). Желательно использовать долговечные материалы, так как электростанция прослужит многие годы.

В зависимости от места установки, они могут быть изготовлены и собраны отдельно на месте, но размеры должны заранее учитывать размеры панелей. Для вентиляции не забудьте оставить воздушный зазор между крышей и радиатором.

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

Если модули в панелях не припаяны друг к другу, выполните эту процедуру. Будьте очень осторожны при этом, так как хрупкие детали могут быть легко повреждены.

Если вы приобрели сборные панели, в которых не требуется пайка, перейдите непосредственно к установке.

Установка сборных панелей солнечных батарей не требует дополнительных манипуляций — самое главное — надежно закрепить их на раме.

При сборке из модулей изготовьте основание из диэлектрика с вентиляционными отверстиями, установите клеевое основание и закройте герметичной прозрачной крышкой.

Припаяйте соединительные провода — панели можно подключать последовательно или параллельно, но самое главное, не забудьте установить блокировочный диод в цепь питания каждой панели. Это предотвратит разрядку батарей в цепи модуля после захода солнца.

Подключите солнечную батарею к остальной части вашей домашней электростанции.

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

Следует отметить, что положение солнца резко отличается летом и зимой, поэтому очень эффективно регулировать угол наклона. Для этой цели можно использовать подходящий подвижный механизм в раме или кронштейне.

Как можно судить из фото иллюстрации, чем больше затенена панель тем меньше ее производительность

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

Подключение солнечной батареи — основные шаги

Конструкция солнечного коллектора достаточно сложна, поэтому при его установке и монтаже необходимо строго следовать инструкциям, техническим требованиям производителей оборудования, электрическим схемам всех компонентов солнечной системы. Не превышайте технические характеристики других устройств по максимальному напряжению и допустимому току. При подключении компонентов убедитесь в правильности полярности.

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

Рекомендуется проверить (измерить) напряжение холостого хода всей панели солнечных батарей — если оно отличается от значения, указанного на заводской табличке, значит, что-то в цепи подключено неправильно.

Установку желательно подключать сплошными медными жилами сечения в зависимости от длины и силы тока, но не менее 0,4 см2, с УФ-изоляционной оплеткой. Если используются кабели без такой оплетки, то для наружной прокладки (на открытом воздухе) требуется гофрорукав. Для подключения солнечных батарей используются только специальные разъемы (стандарт MC4). Соединение кабелей и разъемов осуществляется с помощью специальной обжимки или пайки.

Подключение солнечной батареи обычно выполняется шаг за шагом и в определенном порядке.

Пошаговые инструкции

Используйте кабель для подключения аккумуляторной батареи к контроллеру. Контроллер регулирует зарядку/разрядку аккумулятора и выступает в качестве посредника между аккумулятором и солнечными батареями. С другой стороны к батарее подключен инвертор, который преобразует ток. Этот вариант подключения считается оптимальным, хотя существуют и другие возможности подключения. При необходимости можно установить несколько батарей, подключив их последовательно. Обычно они устанавливаются на металлическую подставку, покрытую пластиком.

Подключите контроллер к солнечным батареям таким же образом. В дополнение к основной функции контроля напряжения аккумулятора, контроллер при необходимости отсоединяет некоторые элементы. Например, ночью, когда напряжение аккумулятора падает ниже 12 вольт, или днем, когда напряжение на клеммах аккумулятора достигает 14 вольт, что означает перезарядку аккумулятора — устройство прекращает зарядку. На контроллере должна быть иконка гелиопанели, чтобы не перепутать разъемы. Если необходимо подключить и установить более одной батареи, то каждая последующая солнечная батарея размещается параллельно предыдущей.

Подключение аккумулятора и инвертора. Инвертор является частью солнечной системы, когда в доме есть устройства и приборы, которые нуждаются в питании от 220В — это устройство преобразует постоянное напряжение от аккумулятора в переменное (220В). В исключительных случаях преобразователь не нужен для системы на 12 В.

Проводка для энергоснабжения потребителя. На этом этапе полученная солнечная энергия, преобразованная в электричество, подается непосредственно к месту ее использования — потребителю (бытовая техника, осветительные приборы и т.д.).

При подключении всех компонентов этой схемы тщательно следуйте инструкциям для каждого устройства, которые обычно входят в комплект поставки.

Как выбрать солнечные батареи для частного дома: типы, критерии выбора, установка, дополнительное оборудование, принцип работы

Чтобы избежать несоответствий в параметрах устройств и любых несовместимостей, лучше покупать устройства не по отдельности, а всю систему в комплекте. Это особенно полезно для тех, кто хочет самостоятельно устанавливать и подключать солнечные батареи, но делает это впервые. Полностью укомплектованные устройства и оборудование совместимы по мощности, мощности и другим параметрам и поэтому будут работать эффективно и результативно. Таким образом, вы наилучшим образом обеспечите свою недвижимость чистой и качественной энергией в необходимом вам объеме.

Сколько стоит установка домашней солнечной электростанции?

Цена установки солнечных батарей на крыше зависит в основном от двух факторов: типа системы и ее мощности. И если с мощностью все понятно — чем она больше, тем дороже обойдется домашняя солнечная электростанция, то давайте рассмотрим ее типы более подробно.

Системы электроснабжения с солнечными батареями на крыше дома бывают трех типов:

1. Автономные — дорого, но без лишних хлопот. В этом случае дом получает электричество только от солнечных батарей и, возможно, от бензинового или дизельного генератора. Система нуждается в аккумуляторах, и их емкости должно быть достаточно, чтобы обеспечить бесперебойное питание в ночное время.

2. Соединенные с сетью — бюджетное и просто. При такой схеме недостаток энергии компенсируется из общей сети, а излишки возвращаются в сеть также в периоды пиковой выработки. В этом случае нет необходимости в аккумуляторах, и вы даже можете зарабатывать на энергии, о которой идет речь. Но в случае отключения электричества, солнечные батареи тоже не будут работать.

3. Гибридные — оптимален для больших домов. Эти системы оснащены аккумуляторами, но когда они полностью заряжены в часы пик, они не отключают панели, а передают электричество от них в сеть. Можно также компенсировать нехватку энергии из сети, в том числе зарядить аккумуляторы.

Аккумуляторные батареи стоят дорого и должны меняться каждые 3-8 лет, в зависимости от типа аккумятора и его использования. Поэтому их наличие значительно увеличивает стоимость системы.  Если мы возьмем средние числа:

1. Автономная система на 1 кВтч/сутки будет стоить 120-140 тыс. рублей, а при мощности 5 кВтч/сутки ее цена удвоится — до 280 тыс. рублей. Этот пример показывает, что для оценки порядка цен не имеет значения, сколько стоит солнечная батарея на крыше от конкретного производителя. Нам нужна только информация о стандартной цене 1 Вт энергии, которая составляет около 60-65 рублей. Тип солнечных батарей, их производитель, марка инвертора и контроллера, конечно, влияют на цену, но дают ей изменение в несколько десятков процентов, а не в разы или на порядок.

2. Стоимость системы сетевого подключения 1 кВтч/сутки составит 30-35 тыс. рублей, а при мощности 5 кВтч/сутки ее цена увеличится до 70-80 тыс. рублей.

3. Гибридная система стоит на 10-15% больше, чем автономная система аналогичной мощности из-за большей сложности установки.

При расчете стоимости установки солнечных батарей смотрите цену 1 кВт полностью готовой системы с установкой и без нее. Таким образом, вы можете быстро сравнить предложения различных компаний и выбрать наиболее выгодные.

Некоторые практические расчеты цены системы

Установка солнечных батарей до 1 кВтч = 90 000 рублей (без аккумуляторной системы, 8 монокристаллов и автономный инвертор). Бытовые нужды, плюс подогрев пола.

Давайте рассчитаем рентабельность. Предположим, мы расходуем месяц:

— теоретическая мощность 20 кВт в день, 600 кВт в месяц

— 90 000 : 600 = 150 рублей за кВт

— цена 1 кВт обычной электроэнергии = 5,4 руб. за 1 кВт

— 150 (солнечная батарея) / 5,4 (обычная сеть) = 28

Таким образом мы вычислили что солнечное электричество в 28 раз дороже обычной сети, цифра пугает, но не все так плохо.

Теперь давайте посчитаем рентабельность инвестиций:

Годовая стоимость, при потоке 600 кВт = 38000 руб.

Мы вложили 90 000 рублей, разделенных на годовое потребление, теоретическая окупаемость получится через 2,3 года. Однако среднегодовая инсоляция для Московской области составляет 34%, а это значит, что наши батареи будут работать только в треть времени суток, а срок окупаемости увеличится ровно в три раза, или до 6,9 лет.

Какой комплект солнечных батарей выбрать для вашего дома?

Типичный комплект солнечной электростанции

Такие системы бывают нескольких типов, и в них не составит труда разобраться. Для сборки комплекта этого оборудования необходимо исходить из их задач, рассмотрим некоторые варианты.

1. Для обеспечения электричеством в дневное время без доступа к внешней сети вам понадобится (это самый дешевый вариант)

 количество панелей, необходимое по расчетам,

автономный инвертор.

2. Если вы хотите обеспечивать свой дом или дачу круглосуточно, при этом не важно есть ли доступ к сети или его нет, необходим более полный комплект оборудования:

солнечные батареи,

сетевой или многофункциональный инвертор,

аккумуляторные батареи,

контроллер заряда.

3. Если вы хотите использовать энергию солнечных батарей только в течение дня, а в остальное время брать энергию из сети, вам это понадобится:

количество панелей, необходимое по расчетам,

сетевой или многофункциональный инвертор.

4. Чтобы продавать электроэнергию, вырабатываемую солнечной электростанцией, по льготному тарифу, у вас должны быть:

солнечные батареи,

сетевой или многофункциональный инвертор,

аккумуляторные батареи,

контроллер заряда,

реверсный счетчик.

Это базовые комплекты солнечных электростанций, которые используются в частных домовладеиях.

Преимущества и недостатки солнечной энергии

Плюсы +++:

— На этапе использования — экологичность (почему с оговоркой: производство и утилизация так же «грязны», как и с любой другой электроникой).

— После первоначальных инвестиций полученная электроэнергия является условно бесплатной (в течении срока эксплуатации требуется некоторое техническое обслуживание).

— Возможна полная автономия: электроснабжение может быть организовано в местах, где даже не планируется централизованное электроснабжение.

— Вы не зависите от тарифной политики энергетических компаний.

— При соблюдении определенных стандартов можно «продать» избыток электроэнергии в муниципальную сеть.

Минусы —:

— Относительно дорогое оборудование (как видно на примере использования, но это не всегда является проблемой).

— Зависит от погодных условий (применение затруднено в регионах с небольшим количеством солнечных дней).

— Оборудование требует периодического ремонта — происходит естественный износ.

Обзор популярных производителей

При выборе лучше учитывать проверенных производителей, с которыми все знакомы. Какую компанию выбрать для производства солнечных батарей:

NIBE. Представитель ведущих мировых производителей отопительных приборов. Продукция этой шведской компании экономична, термоэкономична и изготовлена в соответствии с европейскими стандартами. Примером выпускаемой продукции является NIBE SOLAR. Это набор, который содержит все необходимые элементы одновременно:

— панели солнечных батарей NIBE Solar FP215P (2-6 штук)

— расширительный бак;

— насосная станция;

— блок контроллера.

Sanyo. Японский производитель электроники, создавший самые энергоэффективные в мире солнечные панели HIT-N230. При КПД 22,8%, их толщина вдвое меньше толщины стандартных батарей.

SOLBAT. Производитель солнечных батарей с 17-летним опытом работы. Компания предлагает монокристаллические каркасные и легкие безкаркасные солнечные модули. Возможно изготовление компонентов по индивидуальным размерам. Цены на батареи: МСК-30 — 2500 р., МСК-100 — 5300 р., МСК-50 — 3500 р.

Jinko Solar. Представитель крупнейших производителей солнечных батарей в мире. Среди успешных решений компании выделяется панель Jinko Solar Eagle PERC. При цене 14000 р. его КПД достигает 18,02%. Модуль оснащен фотоэлектрическими ячейками с 5 рельсами, что минимизирует потери генерируемого тока.

Поскольку есть плюсы и минусы в использовании солнечной энергии для вашего дома, ответ на вопрос — будет ли система достойной заменой централизованному электричеству и какие солнечные батареи наиболее эффективны — даст только время.

5 реальных причин, почему вы должны установить солнечные батареи на вашей крыше

Солнечные батареи — горячая тема. Сторонники этой технологии приписывают ей многие преимущества, часто несуществующие. Противники, наоборот, отрицают даже очевидные преимущества. Правда, как всегда, лежит посередине. Установка солнечных батарей на крыше вашего дома в ряде случаев более чем оправдана по пяти причинам:

Автономия. Для домов, далеких от цивилизации, солнечные батареи — настоящая находка. В отличие от генераторов, у которых заканчивается топливо, солнце всегда будет светить. По крайней мере, в течение следующих пяти миллиардов лет. Поэтому на базе солнечных батарей можно построить по-настоящему автономный источник питания для вашего дома.

Экологичность. «Зеленые» активно возражают против экологической безвредности солнечных батарей, указывая на то, что для производства некоторых из них требуется больше энергии, чем вы можете получить за срок их службы. За исключением того, что панели производятся за тысячи миль от вашего дома, а бензиновый генератор отравляет воздух на вашем крыльце. Поэтому солнечные батареи определенно более экологичны.

Защита от перебоев в электроснабжении. Длительные перебои в электроснабжении вызывают проблемы с охранной и пожарной сигнализацией, отопительными котлами и даже холодильниками. Панели солнечных батарей обеспечивают бесперебойное питание критических нагрузок при любых условиях, даже при малой мощности.

Экономия энергии. Установка солнечных батарей на крыше дома значительно снижает стоимость электроэнергии. А срок окупаемости панелей составляет всего 7-10 лет, в зависимости от тарифов и ежемесячного потребления. После этого они начинают получать чистую прибыль.

Увеличение срока службы крыши. Хотя это и является побочным эффектом установки солнечных батарей, это не делает его менее важным. Правильно установленные солнечные батареи защищают большую часть кровли от атмосферных осадков, а также уменьшают лед на скатах по мере того, как они выделяют тепло во время работы.

Разумеется, эти преимущества при определенных условиях должны быть сопоставлены с производительностью солнечных батарей, а также со стоимостью системы.

Давайте подведем итог.

Солнечные батареи — это прогрессивная «зеленая» технология, которая делает ваш дом самодостаточным и независимым от местного поставщика электроэнергии. Кроме того, это может сэкономить вам деньги на счетах за электричество и продлить срок службы вашей крыши.

При выборе солнечных батарей обратите внимание на их производителя, допуск, температурный коэффициент, КПД, PTC и гарантийный срок. Но даже лучшие солнечные батареи будут работать плохо, если вы направите их на север, а не на юг, установите их там, где падает тень, и сэкономьте деньги на других компонентах системы: контроллере и инверторе.

Солнечные батареи должны устанавливаться профессионалами. Но контроль качества работы, а также этап подготовки, как правило, является обязанностью хозяина дома. Проверьте состояние крыши, убедитесь, что она выдерживает дополнительную нагрузку, и убедитесь, что батареи установлены на фирменные монтажные комплекты.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.